[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于微带‑槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器，不仅克服了平行耦合线奇、偶模相速度不一致的问题，而且还具有尺寸小、便于设计和加工等优点。
[0006] 本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种基于微带‑槽线耦合线的双频带功率不等分定向耦合器，为轴对称结构，包括：
[0008] 介质基板；
[0009] 金属地面，位于介质基板的底层；
[0010] 两对正交的微带‑槽线耦合线；
[0011] 四条正交的微带渐变线，位于介质基板的顶层；
[0012] 四个端口；
[0013] 其中：
[0014] 所述两对正交的微带‑槽线耦合线包括第一微带‑槽线耦合线、第二微带‑槽线耦合线，第一微带‑槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第一微带线和位于金属地面的第一槽线，且第一槽线位于第一微带线的正下方，即第一微带线的中心线与第一槽线的中心线重合；第二微带‑槽线耦合线包括位于介质基板顶层的第二微带线和位于金属地面的第二槽线(即第一槽线、第二槽线均在金属地面上开槽)，且第一槽线位于第一微带线的正下方，即第二微带线的中心线与第二槽线的中心线重合；
[0015] 所述四条正交的微带渐变线中每条微带渐变线与第一微带线和第二微带线夹角均为45度；每条微带渐变线的较窄端与正交的微带‑槽线耦合线相交点连接，较宽端接第三微带线的一端，第三微带线的另一端作为其中一个端口。
[0016] 作为优选，微带渐变线为65欧姆到50欧姆微带渐变线，第三微带线采用50欧姆微带线。
[0017] 第一微带线、第一槽线的初始电长度相同，对应低频带的中心频率为124度，第一微带线的初始宽度对应32欧姆偶模阻抗，第一槽线的初始宽度对应71欧姆奇模阻抗。
[0018] 第二微带线、第二槽线的初始电长度相同，对应低频带的中心频率为116度，第二微带线的初始宽度对应42欧姆偶模阻抗，第二槽线的初始宽度对应73欧姆奇模阻抗。
[0019] 经设计优化，第二微带线的宽度比第一微带线窄，长度比第一微带线短。第二槽线的宽度比第一槽线宽，长度比第一槽线短。第一槽线、第二槽线均比对应的微带线长度长，宽度窄。
[0020] 调节微带‑槽线耦合线中微带和槽线的宽度，可有效调节微带‑槽线耦合线的奇偶模阻抗。延长第一槽线和第二槽线的长度可有效补偿微带‑槽线耦合线奇、偶模相速度不一致引起的奇、偶模电长度不一致的问题,从而提高耦合器的隔离度。
[0021] 工作原理：
[0022] 微带‑槽线耦合线在奇、偶模工作时电场分布具有正交性，相对独立，便于分别调节奇、偶模阻抗。令第一微带‑槽线耦合线的奇、偶模阻抗分别为zo1和ze1，对应导纳分别为yo1和ye1，电长度为2θ1；第二微带‑槽线耦合线的奇、偶模阻抗为zo2和ze2，对应导纳分别为yo2和ye2，电长度为2θ2。对本发明提供的定向耦合器进行奇偶模分析，可以得到公式(1)。若以θ1、输出功率比K(K＝|S31/S21|)和频率比p为自由度，由公式(1)可以解出θ2：
[0023]
[0024] 其中，当tan(pθ1)＞0，tan(pθ2)＞0时，i＝1，j＝2，反之i＝2，j＝1。
[0025] 且自由度的选取应满足：tan(θ1)≠|tan(pθ1)|，tan(θ2)≠|tan(pθ2)|，tan(pθ1)tan(pθ2)＞0。
[0026] 当奇偶模导纳满足以下关系式时：
[0027]
[0028]
[0029] yo1＝ye1R1 (4)
[0030] yo2＝ye2R2 (5)
[0031] 其中R1＝tanθ1|tan(pθ1)|，R2＝tanθ2|tan(pθ2)|，y0表示端口的特征导纳。
[0032] 可以得到|S11|＝0、|S41|＝0，|S31/S21|＝K以及|Φ(S21)‑Φ(S31)|＝m·90°(m＝1，3)，即满足耦合器所需条件。
[0033] 具体在设计和优化过程中，可以通过调节奇偶模阻抗即微带‑槽线耦合线的微带线宽度和槽线宽度来调节频比和功率比。
[0034] 本发明具有以下优点：
[0035] (1)对于微带‑槽线耦合线，通过改变槽线的长度并保持微带线的长度不变，可有效解决传统平行耦合线奇、偶模相速度不一致引起的奇、偶模电长度不一致的问题，从而提高了定向耦合器的隔离度；
[0036] (2)由于微带‑槽线耦合线的奇、偶模阻抗相对独立，可以分别调谐其奇、偶模阻抗，使得双频带定向耦合器的设计和加工更加方便；
[0037] (3)利用微带‑槽线耦合线构建的双频带定向耦合器相较于双频带分支线定向耦合器的尺寸更小，有利于系统的小型化。
